EP0301114A1 - Verfahren zum Eintreiben von Rammteilen unter Wasser - Google Patents

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EP0301114A1
EP0301114A1 EP87110889A EP87110889A EP0301114A1 EP 0301114 A1 EP0301114 A1 EP 0301114A1 EP 87110889 A EP87110889 A EP 87110889A EP 87110889 A EP87110889 A EP 87110889A EP 0301114 A1 EP0301114 A1 EP 0301114A1
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EP
European Patent Office
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ramming
drive unit
piling
pile
driven
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EP87110889A
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Hans Kühn
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BOMAG-BETEILIGUNGS-GMBH
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Menck GmbH
Bomag Menck GmbH
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Publication date
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Priority to JP62254522A priority patent/JPH0678616B2/ja
Priority to US07/133,901 priority patent/US4818149A/en
Priority to US07/275,592 priority patent/US4872514A/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00—Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/08—Sinking workpieces into water or soil inasmuch as not provided for elsewhere
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12—Underwater drilling
    • E21B7/124—Underwater drilling with underwater tool drive prime mover, e.g. portable drilling rigs for use on underwater floors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S173/00—Tool driving or impacting
    • Y10S173/01—Operable submerged in liquid

Definitions

  • the invention relates to a method for driving ramming parts under water, in which a ramming device hanging on a support element and a submersible electrohydraulic drive unit is lowered under water and a ramming part is driven in by the ramming device driven by the submerged drive unit, and a drive unit suitable for carrying out this method .
  • the ramming pile which initially protrudes long from the sea floor, can only be pre-rammed with a light piling device with relatively low impact energy until no more difficulties with its flexibility are to be expected. Then the light pile driver has to be caught up and a heavier pile driver has to be lowered onto the pile in order to drive it into the intended penetration depth. To do this, however two different pile drivers are successively lowered onto the pile and brought up again over water, which takes a lot of time under the not always favorable weather conditions for offshore work and therefore requires a correspondingly high effort because of the enormous costs of modern workshop ships.
  • the object of the invention is now to provide a method for driving in rammed parts under water of the type mentioned at the outset and a drive unit suitable for this purpose, which in a simple manner enables time and labor-saving, more economical driving in of rammed parts.
  • the thin, thin-walled and lighter driven piles corresponding to the actual foundation requirements can be driven in much more quickly and efficiently without any risk of damage, using two preferably different-sized pile drivers.
  • the advantages are particularly pronounced when a plurality of adjacent driven piles are to be driven in. Since both pile drivers can be driven with one and the same drive unit in accordance with their energy requirements, only one drive unit is required flexible implementation of pile driving.
  • the invention further relates to a submersible electrohydraulic drive unit for underwater piling equipment suitable for carrying out the method having the features of patent claim 15.
  • This drive unit can also be configured in the manner described in the parallel European patent application from the same filing date.
  • the conventional method of driving free-standing ramming piles under water works with a ramming hammer 1 hanging from a crane rope 4 from the crane K of a work ship 5, which has several with a drive unit 2 with a pressure medium container 13 attached to its top with this connected via hose lines 12, each driven by electric motors pump units 11 with the interposition of shock absorbers.
  • the pump units 11 are connected to the hydraulic cylinder (not shown) of the ramming hammer 1 by hose lines 9 and 10.
  • the drive unit is supplied with electrical energy via a umbilical 8 guided by a winch 6 of the work ship 5 via a deflection roller 7.
  • the umbilical 8 contains a sufficient number of electrical lines and, in the usual way, the control lines, air supply lines, etc. required for actuating and controlling the ramming hammer 1 and the drive device 2. Since the parts of the drive device are arranged one above the other in the longitudinal direction, the one in the Practice at least about 20 m long hammer 1 and the overall arrangement consisting of at least about 30 m of the drive unit is of considerable length, so that it is particularly difficult to handle, particularly when picking up and putting down on the deck of the work ship 5. In addition, the elongated overall arrangement when lowering under water is difficult to position over the head of the ram pile so that the ramming hammer 1 can be properly placed on the ram pile 14.
  • the heavier pile driver 1 hanging on the suspension cable 4 of the crane K of the work ship 5 is lowered with a lighter pile driver 15 attached to it via a further support element 3, which is enclosed by a drive unit 2 connected to it which in turn is supplied with energy via an umbilical 8 and, on the other hand, is not only connected to the associated piling device 15, but also to the heavier piling device 1 via hose lines 9 and 10 and signal lines (not shown).
  • the pump units of the drive unit 2 can each be driven individually or in groups, and the pressure medium flow supplied by them can be supplied to the two rammers 1 and 15 via a switching device with adjustable volume fractions, these can also be driven independently of one another.
  • the lighter ramming device 15 connected to the drive unit 2 is placed on a ramming pile 14 which is installed ready for driving on the seabed, but still projects freely over most of its length.
  • the lighter pile driver 15 is now driven by the drive unit 2 to first drive the pile driver 14 with a relatively low weight load and limited impact energy to such an extent that the heavier pile driver 1 can then be placed on the pile driver 14 without endangering it.
  • FIG. 5 This state is shown in which the lighter pile driver 15 moves from the already sufficiently driven pile 14 to an adjacent one Driving pile 14 implemented and the heavier pile driver 1 was applied to the pre-driven pile.
  • the lighter pile driver 15 is then simultaneously driven to advance its pile, while at the same time the heavier pile driver 1 driven by the drive unit 2 via the hose lines 9 and 10 rams the previously driven pile 14 to the intended penetration depth.
  • FIG. 6 shows an advanced phase of a similar mode of operation, in which, however, the drive unit 2 is connected to the heavier pile driver 1.
  • This arrangement has the advantage that the smaller piling device 15, which is freed from the drive unit 2, causes the piling device 14 to be loaded even more significantly when it is placed on the driving pile 14, which means that it can be pre-rammed particularly gently.
  • both pile drivers 1 and 15 are seated next to each other on adjacent pile piles 14 in the manner shown in FIGS. 5 and 6, it is of course also possible first to drive in the pile pile 14 already pre-rammed with the heavier pile driver 1 with the full energy of the drive unit 2 to the intended penetration depth , whereupon the next pile driver 14 is pre-rammed with the smaller pile driver 15.
  • this requires longer hose lines between the drive unit 2 and the ramming device 1 or 15, which is separate from the latter, since these move farther from one another than when working with the reverse driving sequence. The longer hose lines also make handling more difficult and cause additional costs.
  • two ramming devices 1 and 15 of different weights and different impact energy with only one and the same drive unit 2 can be used to ram several ramming piles in a time-saving and efficient manner with only one lowering of the devices. Since that was between Time-consuming catching up of the devices over water and the associated handling risk are eliminated, overall considerable time, labor and cost savings are achieved.
  • the pile drivers 1 and 15 can be lowered on separate support cables 4 and 3 so that the drive unit 2 attached to a pile driver 15 can both be driven with this , as well as via hose lines 9 and 10 and signal lines as well as a shorter distance limiting rope 47 is connected to the other pile driver 1.
  • the lighter pile driver 15 is designed as a vibration pile driver with unbalance motors driven by the hydraulic pumps of the drive unit 2 via hydraulic motors. According to a modified method of operation, indicated by dash-dotted lines in FIG.
  • one of the pile drivers preferably the lighter vibration pile driver 15, can also be suspended directly from the umbilical 8, which is required anyway for supplying the drive unit 2, and which is driven by a winch 6 on the work ship via a deflection roller 7 hangs on the crane k.
  • the Umbilical 8 which is designed for rough handling during offshore work, is usually designed to be particularly robust anyway and also withstands a relatively large tensile load.
  • This arrangement also makes it possible to keep the very expensive Umbilical 8 shorter, since it does not have to be led from the winch 6 to a deflection roller 7 at the upper end of the crane boom, which has a significant impact on work cranes with boom lengths over 100 m.
  • the lighter piling device 15 first rams one or more ramming piles 14 and / or the heavier piling device 1 simultaneously drives in another, possibly more resilient piling pile 14 and then is to be converted to pre-rammed piles 14 or both ramming piles 1 and 15 should drive in ram piles 14 which are assigned side by side.
  • it can also make sense to have two To drive rammers with the same impact power or weight next to each other by the same drive unit 2.
  • the progress of the individual ramming processes can also be observed side by side and, if necessary, the volume distribution of the pressure medium flow conveyed by the drive unit into the partial flows supplied to the individual ramming devices 1 and 15 can be appropriately adapted.
  • the left pile driver 14 has already been rammed a sufficient distance with the lighter pile driver 15, while the heavier pile driver 1 is either held above the right pile driver 14 or is deposited thereon in the manner shown in broken lines. He can either remain stationary there or, if the drive unit has sufficient drive capacity and the delivery quantity divided as required, can work simultaneously with the lighter piling device 15.
  • the lighter ramming device 15 designed as a ramming hammer with the attached drive unit 2 is placed on a ramming pile 14 provided with a striking plate 28.
  • the drive unit 2 has a jacket housing with a continuous central receiving shaft A, an annular upper supporting plate 17, an annular lower supporting plate 18 provided with an insertion cone 19, an outer jacket wall 16 connecting the supporting plates and a cylindrical inner wall 20 surrounding the receiving slot A.
  • the annular space lying between the cylindrical jacket wall 16 and the inner wall 20 is a plurality of around its circumference
  • Distributed pump units 11 are arranged, each comprising an electric motor 21 and a hydraulic pump 24 connected to it and are aligned parallel to the longitudinal axis of the receiving shaft A.
  • Each pump unit is assigned an essentially cylindrical pressure medium container 22, which is connected to the hydraulic pump 24 via a hose line 46.
  • the electric motors 21 are connected to corresponding electrical lines in the umbilical 8 via separate electrical lines 43 and a watertight junction box arranged on the upper support plate 17.
  • the pump units 11 are each attached to the inner wall 20 via elastic support elements (not shown), which in turn is elastically cushioned relative to the lower support plate 18 and the upper support plate 17 by a plurality of prestressed spring cylinders 29 with pistons 30 distributed over the circumference and advantageously additionally by corresponding spring cylinders can also be supported radially inwards against the pile 14 or the hammer housing of the pile driver 15.
  • the pressure medium conveyed by the hydraulic pumps 24 flows via a hose line 44 to a switching device 37 arranged on the upper support plate 17, connected to the umbilical 8 via a signal line 42 and via a downstream collecting connection 31 and a hose line 33 to the hydraulic cylinder of the ramming device 15 and, if appropriate Via a hose line 9 to the ramming device 1.
  • the returning pressure medium runs via a hose line 34 or 10, the collecting connection 31 and a return line 45 to the pressure medium container 22. Further details in the arrangement, design and suspension of the electric motors 21, the hydraulic pumps 24 and the pressure medium container 22 and the lines connecting them to each other and to the piling device 15 are further explained in the applicant's parallel European patent application from the same filing date.
  • At least one buoyancy tank 23 is also attached in the annular space between the jacket wall 16 and the inner wall 20, which either has a wall that withstands the intended diving depth or can be filled with gas via a supply line integrated in the umbilical 8 while expelling water.
  • FIG. 11 shows, two buoyancy containers 23 are provided in the embodiment shown, which extend over essentially the entire height of the jacket wall.
  • Each buoyancy tank 23 expediently has a lockable opening on the bottom for the inlet and outlet of water and a lockable top inlet opening for gas, so that both the extent of the gas filling in the buoyancy tank 23 and the gas pressure can be adjusted by appropriate control.
  • the piling device 15 is detachably connected to the lower support plate 18 of the drive unit 2 via a fastening flange arranged in the lower section of the hammer housing.
  • the lower support plate 18 also carries a cylindrical downwardly projecting pile guide 25, the interior of which is also designed as a buoyancy container 26. This can be filled with gas via a gas supply line 38, a valve 39 and a passage opening 40.
  • outwardly projecting brackets 35 are arranged, on each of which a propeller device 27, which is driven by a hydraulic motor (not shown) and associated connecting lines by the hydraulic pumps 24, is attached.
  • the ramming device 15 hanging on the supporting cable 3 can be displaced essentially horizontally and / or rotated about its central axis for placement on the ramming pile 14.
  • the pile drivers 1 and 15 can also be equipped with such positioning devices.

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Abstract

Zum Eintreiben von Rammteilen unter Wasser wird ein an einem Tragelement (4) hängendes erstes Rammgerät (1) und ein an diesem oder an einem weiteren Tragelement (3) hängendes zweites Rammgerät (15) sowie eine seitlich neben einem dieser Rammgeräte oder an dessen Unterseite angeordnete, tauchfähige elektro-hydraulische Antriebseinheit (2), die mit beiden Rammgeräten (1,15) durch Schlauchleitungen (9,10) verbunden ist, so abgesenkt, daß mindestens ein Rammgerät (15 bzw. 1) auf einem Rammteil (14) aufsitzt, wobei nach Eintreiben eines Rammteils (14) um eine vorbestimmte Strecke das aufsitzende Rammgerät (15 bzw. 1) direkt auf ein anderes Rammteil (14) umgesetzt, mit dem anderen Rammgerät (1 bzw. 15) ein weiteres Rammteil (14) oder das erste Rammteil (14) weiter eingetrieben und beide Rammgeräte (1,15) nacheinander oder gleichzeitig mit derselben Antriebseinheit (2) angetrieben werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintreiben von Ramm­teilen unter Wasser, bei welchem man ein an einem Tragelement hängendes Rammgerät und eine tauchfähige elektrohydraulische Antriebseinheit unter Wasser absenkt und durch das von der getauchten Antriebseinheit angetriebene Rammgerät ein Ramm­teil eintreibt, sowie eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Antriebseinheit.
  • Da die zur Ausbeutung von auf oder unter dem Meeresboden be­findlichen Rohstoffvorkommen dienenden Arbeiten und die dafür unter Wasser zu installierenden Vorrichtungen und Konstruktio­nen in immer tieferes Wasser vordringen und somit häufig Ramm­geräte in großer Wassertiefe zum Eintreiben von mehreren in gewissen Abständen nebeneinander angeordneten Rammpfählen eingesetzt werden müssen, wird es immer schwieriger, das Rammgerät mit tragbarem Zeit- und Arbeitsaufwand auf die einzutreibenden Rammteile aufzubringen und ein möglichst zeit- und arbeitssparendes Eintreiben ohne Beschädigung der Rammteile zu bewirken. Da es zum Verankern von Offshore-­ Bohrplattformen und ähnlichen Bauwerken erforderlich ist, an deren Tragbeinen zahlreiche Rammpfähle großen Durchmessers durch ein entsprechend schweres Rammgerät mit sehr hoher Schlagenergie sehr tief in einen mit zunehmender Tiefe immer härter werdenden Meeresboden einzurammen, müssen die dazu verwendeten Rammpfähle oft stärker und schwerer dimensioniert werden, als dies für die eigentliche Verankerung des Bauwerks erforderlich ist, damit der insbesondere in der ersten Phase des Einrammens in sehr großer Länge frei aufragende und daher gegen Biegungskräfte empfindliche Rammpfahl nicht unter dem hohen Gewicht des mehrere hundert Tonnen schweren Rammgeräts und dessen hoher Schlagenergie Biegungsschäden erleidet oder von der vorgesehenen Eintreibrichtung abweicht. Solche in der Praxis oft über hundert Meter langen, starkwandigen Stahl­rohr-Pfähle sind nicht nur sehr teuer, sondern auch schwierig und gefahrvoll zu handhaben, zumal dazu Werkstattschiffe mit entsprechend groß und stark bemessenen Auslegerkranen benö­tigt werden.
  • Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man bei Rammungen in relativ geringen Wassertiefen kürzere Rammpfähle verwendet und diese jeweils nach entsprechendem Eintreiben in den Meeres­boden durch über Wasser erfolgendes Anschweißen zusätzlicher Pfahlabschnitte verlängert. Dies läßt sich jedoch bei Rammun­gen in großer Wassertiefe nicht mehr durchführen.
  • Bei Verwendung von schlankeren und dünnwandigeren und damit auch leichteren Rammpfählen für Rammungen in großer Wassertiefe kann der zunächst mit großer Länge aus dem Meeresboden frei herausragende Rammpfahl nur mit einem leichten Rammgerät relativ geringer Schlagenergie vorgerammt werden, bis keine Schwierigkeiten mit seiner Biegsamkeit mehr zu erwarten sind. Dann muß das leichte Rammgerät aufgeholt und ein schwereres Rammgerät auf den Rammpfahl abgesenkt werden, um diesen auf die vorgesehene Eindringtiefe einzurammen. Hierzu müssen jedoch jeweils zwei verschiedene Rammgeräte nacheinander auf den Rammpfahl abgesenkt und wieder über Wasser aufgeholt werden, was unter den nicht immer günstigen Witterungsbedingungen bei Offshore-Arbeiten sehr viel Zeit und damit wegen der enormen Kosten moderner Werkstattschiffe einen entsprechend hohen Aufwand erfordert. Dies gilt insbesondere, wenn die Rammungen in solchen Wassertiefen erfolgen müssen, in denen ein Antrieb des Rammgeräts durch von einer Basis über Wasser zugeführte Druckflüssigkeit wegen der hohen Druckverluste langer Schlauchleitungen und/oder zu starker Viskositätser­höhung der Druckflüssigkeit im kalten Meerwasser nicht mehr durchführbar ist. In solchen Fällen muß mit jedem Rammgerät eine passend ausgelegte, tauchfähige elektrohydraulische Antriebseinheit auf die Arbeitstiefe abgesenkt werden, so daß nicht nur zwei verschiedene Rammgeräte, sondern zusätzlich noch zwei diesen angepaßte Antriebseinheiten vorrätig gehal­ten und gehandhabt werden müssen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Eintrei­ben von Rammteilen unter Wasser der eingangs genannten Art sowie eine hierzu geeignete Antriebseinheit zu schaffen, die auf einfache Weise ein zeit- und arbeitssparenderes, wirt­schaftlicheres Eintreiben von Rammteilen ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs ge­nannten Art erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale ausgezeichnet.
  • Mit diesem Verfahren können den eigentlichen Gründungsanfor­derungen entsprechende, dünnwandigere und leichtere Rammpfähle mit zwei vorzugsweise verschieden schweren Rammgeräten ohne Beschädigungsgefahr wesentlich rascher und rationeller einge­rammt werden. Die Vorteile sind besonders ausgeprägt, wenn eine Mehrzahl von benachbarten Rammpfählen eingetrieben werden sollen. Da beide Rammgeräte mit ein und derselben Antriebsein­heit jeweils entsprechend deren Energiebedarf angetrieben werden können, braucht man nur noch eine Antriebseinheit zur flexiblen Durchführung der Rammarbeit.
  • Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 beschrieben.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete tauchfähige elektrohydraulische Antriebs­einheit für Unterwasser-Rammgeräte mit den Merkmalen des Pa­tentanspruches 15.
  • Weitere Ausgestaltungen dieser Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 16 bis 18 beschrieben.
  • Diese Antriebseinheit kann weiterhin in der in der parallelen europäischen Patentanmeldung        vom gleichen Anmel­detage beschriebenen Weise ausgestaltet sein.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Antriebseinheit unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung des Absenkens eines mit einer tauchfähigen Antriebseinheit ausgestatte­ten, herkömmlichen Unterwasser-Rammgeräts,
    • Figur 2 das Rammgerät gemäß Figur 1 in auf einem Rammpfahl aufgesetzter Stellung,
    • Figur 3 das erfindungsgemäß Absenken eines Rammgeräts mit einem an diesem hängendem, mit einer tauchfä­higen Antriebseinheit verbundenen leichteren Ramm­gerät,
    • Figur 4 die Rammgeräte gemäß Figur 3 in auf einen Rammpfahl aufgesetzter Stellung des leichteren Rammgeräts,
    • Figur 5 die Rammgeräte gemäß Figur 3 und 4 in auf benach­barte Rammpfähle aufgesetzter Stellung,
    • Figur 6 die Rammgeräte gemäß der Figuren 3 bis 5 mit an­derer Anordnung der Antriebseinheit in auf weiter eingetriebene Rammpfähle aufgesetzter Stellung,
    • Figur 7 das Absenken von zwei Rammgeräten an getrennten Tragelementen,
    • Figur 8 die Rammgeräte gemäß Figur 7 mit auf einem Ramm­pfahl aufsitzenden Vibrations-Rammgerät,
    • Figur 9 die Rammgeräte gemäß der Figuren 7 und 8 in jeweils auf einem Rammpfahl aufsitzendem Rammgerät,
    • Figur 10 einen schematischen Längsschnitt durch ein auf einem Rammpfahl aufsitzendes Rammgerät mit ange­bauter Antriebseinheit,
    • Figur 11 einen schematischen Querschnitt der Antriebsein­heit gemäß Figur 10 in etwa halber Höhe und
    • Figur 12 einen schematischen Längsschnitt durch ein auf einem Rammpfahl aufsitzendes Rammgerät mit ab­gewandelter Anbringung der Antriebseinheit.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte, herkömmliche Arbeits­weise zum Eintreiben von freistehenden Rammpfählen unter Wasser arbeitet mit einem an einem Kranseil 4 vom Kran K eines Arbeits­schiffes 5 herabhängenden Rammhammer 1, der mit einer an seiner Oberseite angebrachten Antriebseinheit 2 mit einem Druckmittelbe­hälter 13, mehreren mit diesem über Schlauchleitungem 12 ver­bundenen, jeweils durch Elektromotoren angetriebenen Pumpen­einheiten 11 unter Zwischenschaltung von Stoßdämpfeinrich­tungen fest verbunden ist. Die Pumpeneinheiten 11 sind mit dem nicht dargestellten Hydraulikzylinder des Rammhammers 1 durch Schlauchleitungen 9 und 10 verbunden. Die Antriebsein­heit wird über ein von einer Winde 6 des Arbeitsschiffes 5 über eine Umlenkrolle 7 geführtes Umbilical 8 mit elektrischer Energie versorgt. Hierzu enthält das Umbilical 8 eine hinrei­chende Anzahl elektrischer Leitungen sowie in üblicher Weise die zur Betätigung und Steuerung des Rammhammers 1 und der Antriebsvorrichtung 2 erforderlichen Steuerleitungen, Luft­zuleitungen, etc. Da die Teile der Antriebseinrichtung in Längsrichtung übereinander angeordnet sind, weist die aus einem in der Praxis mindestens etwa 20 m langen Rammhammer 1 und dem mindestens etwa 30 m Gehäuse der Antriebsein­heit bestehende Gesamtanordnung eine erhebliche Länge auf, so daß sie insbesondere beim Aufnehmen und Ablegen an Deck des Arbeitsschiffes 5 nur schwierig zu handhaben ist. Hinzu kommt, daß die langgestreckte Gesamtanordnung beim Absenken unter Wasser nur schwer so über den Kopf des Rammpfahles zu positionieren ist, daß ein einwandfreies Absetzen des Ramm­hammers 1 auf dem Rammpfahl 14 erreicht wird.
  • Bei der in den Figuren 3 bis 5 beispielhaft dargestellten, erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird das am Tragseil 4 des Kranes K des Arbeitsschiffes 5 hängende schwerere Rammgerät 1 mit einem daran über ein weiteres Tragelement 3 angehängten leichteren Rammgerät 15 abgesenkt, das von einer damit ver­bundenen Antriebseinheit 2 umschlossen ist, die ihrerseits über ein Umbilical 8 mit Energie versorgt und andererseits nicht nur mit dem zugehörigen Rammgerät 15, sondern über Schlauchleitungen 9 und 10 und nicht dargestellte Signal­leitungen auch mit dem schwereren Rammgerät 1 verbunden ist. Da die Pumpeneinheiten der Antriebseinheit 2 jeweils einzeln oder gruppenweise antreibbar sind und der von diesen gelieferte Druckmittelstrom über eine Umschaltvorrichtung mit einstell­baren Volumenanteilen den beiden Rammgeräten 1 und 15 zugeführt werden kann, lassen sich diese auch voneinander unabhängig antreiben.
  • Bei der in Figur 4 dargestellten Stellung ist das mit der An­triebseinheit 2 verbundene, leichtere Rammgerät 15 auf einen am Meeresboden eintreibbereit installierten, aber noch mit dem größten Teil seiner Länge frei aufragenden Rammpfahl 14 aufgesetzt. Das leichtere Rammgerät 15 wird nun durch die An­triebseinheit 2 angetrieben, um den Rammpfahl 14 bei relativ geringer Gewichtsbelastung und begrenzter Schlagenergie zu­nächst so weit einzutreiben, daß danach das schwerere Ramm­gerät 1 ohne Gefährdung des Rammpfahles 14 auf diesen aufge­setzt werden kann. Dieser Zustand ist in Figur 5 dargestellt, in welcher das leichtere Rammgeräte 15 von dem bereits hin­reichend voreingetriebenen Rammpfahl 14 auf einen benachbarten Rammpfahl 14 umgesetzt und das schwerere Rammgerät 1 auf den voreingetriebenen Rammpfahl aufgebracht wurde. In der Folge wird dann gleichzeitig das leichtere Rammgerät 15 zum Vor­eintreiben seines Rammpfahles angetrieben, während gleich­zeitig das von der Antriebseinheit 2 über die Schlauchlei­tungen 9 und 10 angetriebene schwerere Rammgerät 1 den bereits vorgerammten Rammpfahl 14 auf die vorgesehene Eindringtiefe einrammt.
  • Figur 6 zeigt eine fortgeschrittene Phase einer ähnlichen Arbeitsweise, bei der jedoch die Antriebseinheit 2 mit dem schwereren Rammgerät 1 verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das von der Antriebseinheit 2 befreite kleinere Rammgerät 15 beim Aufsetzen auf den Rammpfahl 14 eine noch wesentlich kleinere Gewichtsbelastung desselben bewirkt, dieser somit besonders schonend vorgerammt werden kann.
  • Wenn beide Rammgeräte 1 und 15 in der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Weise nebeneinander auf benachbarten Ramm­pfählen 14 aufsitzen, kann selbstverständlich auch zuerst der bereits vorgerammte Rammpfahl 14 mit dem schwereren Ramm­gerät 1 mit der vollen Energie der Antriebseinheit 2 auf die vorgesehene Eindringtiefe eingetrieben werden, worauf dann der nächste Rammpfahl 14 mit dem kleineren Rammgerät 15 vor­gerammt wird. Dies erfordert jedoch längere Schlauchleitun­gen zwischen der Antriebseinheit 2 und dem von dieser ge­trennten Rammgerät 1 bzw. 15, da diese sich dabei weiter von­einander entfernen, als bei der Arbeitsweise mit umgekehrter Rammfolge. Die längeren Schlauchleitungen führen auch zu einer gewissen Erschwerung in der Handhabung und verursachen zusätzliche Kosten.
  • In der dargestellten Weise können mit zwei Rammgeräten 1 und 15 verschiedenen Gewichts und unterschiedlicher Schlagenergie mit nur ein und derselben Antriebseinheit 2 bei nur einmaligem Absenken der Geräte mehrere Rammpfähle zeitsparend und ratio­nell nacheinander eingerammt werden. Da das bisher zwischen­ zeitlich erforderliche Aufholen der Geräte über Wasser und das damit verbundene Handhabungsrisiko entfällt, werden insgesamt erhebliche Zeit-, Arbeits- und Kostenersparnisse erzielt.
  • Wenn mehrere etwas weiter voneinander entfernt angeordnete Rammpfähle eingetrieben werden sollen, können gemäß den Fig. 7 bis 9 die Rammgeräte 1 und 15 zweckmäßig jeweils an ge­trennten Tragseilen 4 bzw. 3 so abgesenkt werden, daß die am einen Rammgerät 15 angebrachte Antriebseinheit 2 sowohl mit diesem, als auch über Schlauchleitungen 9 und 10 und Signal­leitungen sowie ein demgegenüber kürzeres Abstandsbegrenzungs­seil 47 mit dem jeweils anderen Rammgerät 1 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das leichtere Rammgerät 15 als Vibrations-Rammgerät mit von den Hydraulik­pumpen der Antriebseinheit 2 über Hydraulikmotoren angetrie­benen Unwuchtmotoren ausgebildet. Nach einer abgewandelten, in Figur 7 strichpunktiert angedeuteten Arbeitsweise kann eines der Rammgeräte, vorzugsweise das leichtere Vibrations-Rammgerät 15 auch direkt an dem zur Versorgung der Antriebseinheit 2 ohnehin benötigten Umbilical 8 aufgehängt sein, das von einer Winde 6 auf dem Arbeitsschiff über eine Umlenkrolle 7 am Kran k herabhängt. Dies ist möglich, weil das für die rauhe Handhabung bei Offshore-Arbeiten ausgelegte Umbilical 8 normalerweise ohnehin besonders robust ausgebildet ist und auch eine relativ große Zugbelastung aushält. Diese Anordnung ermöglicht auch, das sehr teure Umbilical 8 kürzer zu halten, da es nicht erst von der Winde 6 bis zu einer Umlenkrolle 7 am oberen Ende des Kranauslegers geführt werden muß, was bei Arbeitskranen mit Auslegerlängen über 100 m erheblich zu Buch schlägt.
  • Bei dieser Arbeitsweise kann frei gewählt werden, ob das leichtere Rammgerät 15 zunächst einen oder mehrere Ramm­pfähle 14 vorrammen und/oder das schwerere Rammgerät 1 gleich­zeitig einen anderen, gegebenenfalls belastbareren Rammpfahl 14 eintreiben und dann auf bereits vorgerammte Rammpfähle 14 umgesetzt werden soll oder aber beide Rammgeräte 1 und 15 jeweils nebeneinander zugeordnete Rammpfähle 14 eintreiben sollen. Für derartige Fälle kann es auch sinnvoll sein, zwei Rammgeräte gleicher Schlagleistung bzw. gleichen Gewichts nebeneinander durch die gleiche Antriebseinheit 2 anzutrei­ben. Bei Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Unter­wasserkameras kann der Fortschritt der einzelnen Rammvor­gänge auch nebeneinander beobachtet und bei Bedarf die volumenmäßige Aufteilung des von der Antriebseinheit geför­derten Druckmittelstroms in die den einzelnen Rammgeräten 1 und 15 zugeführten Teilströme zweckentsprechend angepaßt werden.
  • Bei der in Figur 8 dargestellten Anordnung ist der linke Rammpfahl 14 mit dem leichteren Rammgerät 15 bereits um eine hinreichende Strecke vorgerammt worden, während das schwerere Rammgerät 1 entweder über dem rechten Rammpfahl 14 gehalten oder in der strichpunktiert dargestellten Weise auf diesem abgesetzt wird. Er kann dort entweder stillgesetzt bleiben oder bei ausreichender Antriebskapazität der Antriebseinheit und bedarfsgerecht geteilter Fördermenge gleichzeitig mit dem leichteren Rammgerät 15 arbeiten.
  • Bei der in Figur 9 dargestellten Stellung hat das schwerere Rammgerät 1 den rechten Rammpfahl 14 bereits weiter einge­trieben, während das leichtere Rammgerät 15 entweder auf dem linken Pfahl 14 stillgesetzt ist oder diesen noch weiter ein­treibt.
  • In Figur 10 ist das als Rammhammer ausgebildete leichtere Rammgerät 15 mit der angebauten Antriebseinheit 2 auf einen mit einer Schlagplatte 28 versehenen Rammpfahl 14 aufgesetzt. Die Antriebseinheit 2 besitzt ein Mantelgehäuse mit einem durchgehenden zentralen Aufnahmeschacht A, einer ringförmigen oberen Tragplatte 17, einer mit einem Einführkonus 19 versehe­nen, ringförmigen unteren Tragplatte 18, einer die Tragplatten verbindenden äußeren Mantelwand 16 und einer der Aufnahme­schacht A umschließenden, zylindrischen Innenwand 20. In dem zwischen der zylindrischen Mantelwand 16 und der Innenwand 20 liegenden Ringraum ist eine Mehrzahl von über dessen Umfang verteilt angeordneten Pumpeneinheiten 11 angeordnet, die jeweils einen Elektromotor 21 und eine mit diesem verbundene Hydraulikpumpe 24 umfassen und parallel zur Längsachse des Aufnahmeschachts A ausgerichtet sind. Jeder Pumpeneinheit ist ein im wesentlichen zylindrischer Druckmittelbehälter 22 zuge­ordnet, der mit der Hydraulikpumpe 24 über eine Schlauchleitung 46 verbunden ist. Die Elektromotoren 21 werden über getrennte elektrische Leitungen 43 und einen an der oberen Tragplatte 17 angeordneten, wasserdichten Anschlußkasten mit entsprechenden elektrischen Leitungen im Umbilical 8 verbunden. Die Pumpen­einheiten 11 sind jeweils über nicht dargestellte elastische Stützelemente an der Innenwand 20 angebracht, die ihrerseits gegenüber der unteren Tragplatte 18 und der oberen Tragplatte 17 durch mehrere über den Umfang verteilte, vorgespannte Federzylinder 29 mit Kolben 30 elastisch abgefedert ist und vorteilhaft zusätzlich durch entsprechende Federzylinder auch radial einwärts gegen den Rammpfahl 14 oder das Hammergehäuse des Rammgerätes 15 federnd abgestützt sein kann.
  • Das von den Hydraulikpumpen 24 geförderte Druckmittel strömt über eine Schlauchleitung 44 zu einer an der oberen Tragplatte 17 angeordneten, über eine Signalleitung 42 mit dem Umbilical 8 verbundenen Umschaltvorrichtung 37 und über einen nachgeschal­teten Sammelanschluß 31 und eine Schlauchleitung 33 zu dem Hydraulikzylinder des Rammgeräts 15 sowie gegebenenfalls über eine Schlauchleitung 9 zum Rammgerät 1. Das zurückströmende Druckmittel läuft über eine Schlauchleitung 34 bzw. 10, den Sammelanschluß 31 und eine Rückleitung 45 zum Druckmittelbehäl­ter 22. Nähere Einzelheiten in der Anordnung, Ausbildung und Abfederung der Elektromotoren 21, der Hydraulikpumpen 24 und der Druckmittelbehälter 22, sowie der diese miteinander und mit dem Rammgerät 15 verbindenden Leitungen sind in der paralle­len europäischen Patentanmeldung       der Anmelderin vom gleichen Anmeldetag weiter erläutert.
  • Um die beim Aufsetzen des Rammgerätes 15 auf den noch nicht vorgerammten Rammpfahl 14 einwirkende Gewichtsbelastung zu vermindern, ist im Ringraum zwischen der Mantelwand 16 und der Innenwand 20 ferner mindestens ein Auftriebsbehälter 23 angebracht, der entweder eine der vorgesehenen Tauchtiefe standhaltende Wandung aufweist oder über eine im Umbilical 8 integrierte Versorgungsleitung unter Austreiben von Wasser mit Gas gefüllt werden kann. Wie Figur 11 zeigt, sind bei der dar­gestellten Ausführungsform zwei über im wesentlichen die ge­samte Höhe der Mantelwand durchgehende Auftriebsbehälter 23 vorgesehen. Jeder Auftriebsbehälter 23 weist zweckmäßig eine absperrbare unterseitige Öffnung zum Einlassen und Auslassen von Wasser sowie eine absperrbare oberseitige Einlaßöffnung für Gas auf, so daß durch entsprechende Steuerung sowohl das Ausmaß der Gasfüllung im Auftriebsbehälter 23, als auch der Gasdruck einstellbar sind.
  • Bei der in Figur 12 dargestellten, abgewandelten Ausführungs­form ist das Rammgerät 15 über einen im unteren Abschnitt des Hammergehäuses angeordneten Befestigungsflansch mit der unte­ren Tragplatte 18 der Antriebseinheit 2 lösbar verbunden. Die untere Tragplatte 18 trägt in diesem Falle zusätzlich eine zylindrisch abwärts vorstehende Pfahlführung 25, deren Innen­raum ebenfalls als Auftriebsbehälter 26 ausgebildet ist. Dieser kann über eine Gaszuleitung 38, ein Ventil 39 und eine Durch­laßöffnung 40 mit Gas befüllt werden. An der äußeren Mantelwand 16 sind auswärts vorstehende Konsolen 35 angeordnet, an denen jeweils ein durch einen nicht dargestellten Hydraulikmotor und zugehörige Verbindungsleitungen von den Hydraulikpumpen 24 angetriebene Propellervorrichtung 27 angebracht ist. Mittels dieser Positioniervorrichtungen kann das am Tragseil 3 hängende Rammgerät 15 zum Aufsetzen auf den Rammpfahl 14 im wesentlichen horizontal verlagert und/oder um seine Mittelachse verdreht werden. Selbstverständlich können auch die Rammgeräte 1 und 15 mit derartigen Positioniervorrichtungen ausgerüstet sein.
  • Das vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschriebe­ne Verfahren und die zugehörige Antriebseinheit können vom Fach­mann je nach den Anforderungen des Einzelfalls in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern dabei das wesentliche Merkmal der Absenkung zweier Rammgeräte mit einer gemeinsamen Antriebseinheit erhalten bleibt.

Claims (19)

1. Verfahren zum Eintreiben von Rammteilen unter Wasser, bei welchem man ein an einem Tragelement hängendes Rammgerät und eine tauchfähige elektrohydraulische Antriebseinheit unter Wasser absenkt und durch das von der getauchten Antriebseinheit angetriebene Rammgerät ein Rammteil ein­treibt, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) außer einem ersten Rammgerät (1) ein an diesem oder an einem weiteren Tragelement (3) hängendes zweites Ramm­gerät (15) so absenkt, daß mindestens ein Rammgerät (15 bzw. 1) eine auf einem Rammteil (14) aufsitzende Stellung einnimmt,
b) dabei die Antriebseinheit (2) seitlich neben einem Ramm­gerät (15 bzw. 1) oder an dessen Unterseite anordnet und durch Schlauchleitungen (9,10) mit beiden Rammgeräten (1,15) verbindet,
c) nach Eintreiben eines Rammteils (14) um eine vorbe­stimmte Strecke das aufsitzende Rammgerät (15 bzw.1) direkt auf ein anderes Rammteil (14) umsetzt und mit dem anderen Rammgerät (1 bzw. 15) ein weiteres Rammteil (14) oder das erste Rammteil (14) weiter eintreibt und
d) beide Rammgeräte (1,15) nacheinander oder gleichzeitig durch dieselbe Antriebseinheit (2) antreibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im Vergleich zum ersten Rammgerät (1) leichteres und mit geringerer Eintreibwirkung ausgestattes zweites Ramm­gerät (15) verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das zweite Rammgerät (15) über mindestens ein flexibles Tragelement (3) am ersten Rammgerät (1) anhängt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß man die Antriebseinheit (2) seitlich neben oder unter dem leichteren Rammgerät (15) anordnet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß man die Antriebseinheit (2) seitlich neben oder unter dem ersten Rammgerät (1) anordnet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß man das eine Rammgerät (15) an einem Umbilical (8) für die daran angeordnete Antriebseinheit (2) aufhängt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Eintreiben mehrerer Rammteile, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das erste Rammteil (14) mit dem leichteren Rammgerät (15) soweit eintreibt, bis es die Eintreibkräfte des schwereren Rammgeräts (1) gefahrlos aufnehmen kann, dann das leichtere Rammgerät (15) auf ein weiteres Rammteil (14) umsetzt und das erste Rammteil (14) durch das schwerere Rammgerät auf die vorgesehene Eindringtiefe eintreibt und danach die Rammgeräte (15,1) nacheinander schrittweise so auf weitere Rammteile (14) umsetzt, daß jedes Rammteil (14) zunächst um eine hinreichende Strecke vom leichteren Rammgerät (15) und dann vom schwereren Rammgerät (1) weiter eingetrieben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß man mindestens ein Vibrations-Rammgerät (15) verwendet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein leichteres Vibrations-Rammgerät (15) und ein schwereres Rammgerät (1) mit einem hydraulisch angetrie­benen Schlagkörper verwendet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß man eine Antriebseinheit (2) mit einem zentralen Aufnahmeschacht (A) für das zugeordnete Ramm­gerät (1,15) bzw. das Rammteil und einem umschließenden Mantelgehäuse verwendet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß man mindestens einen Auftriebs-Hohlraum (23, 26) der Antriebseinheit (2) und/oder des Rammgeräts (15 bzw. 1) ganz oder teilweise mit Gas füllt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die zur Erzeugung eines Auftriebs bestimmte Gasmenge so bemißt, daß die von dem auf das Rammteil (14) zuerst aufgesetzten Rammgerät (15) sowie einer etwa an diesem an­gebrachten Antriebseinheit (2) auf das Rammteil (14) ausge­übte Gewichtsbelastung einen vorbestimmten Grenzwert nicht übersteigt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasdruck im Auftriebs-Hohlraum (23, 26) zur Vermeidung druckfester Wandungen dem Außendruck in der vorgesehenen Arbeitstiefe anpaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß man zum Positionieren des Rammgeräts (15 bzw. 1) bzw. der daran angeordneten Antriebseinheit (2) beim Aufsetzen auf das Rammteil (14) mindestens einen im wesentlichen horizontal gerichteten Schubstrahl erzeugt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß man mit den Rammgeräten (1,15) mindestens ein mit einem der Rammgeräte (1 bzw. 15) verbundenes Rammteil (14) absenkt.
16. Tauchfähige elektrohydraulische Antriebseinheit für Unter­wasser-Rammgeräte, mit jeweils durch Elektromotoren anzu­treibenden, mit einem Druckmittelbehälter verbundenen Hydraulikpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Antriebseinheit (2) ein Mantelgehäuse (16,17,18, 20) mit einem durchgehenden, zentralen Aufnahmeschacht (A) für ein Rammteil (14) bzw. das Hammergehäuse oder den Vibratorkopf eines Rammgeräts (1,15), je einer ringförmigen oberen und unteren Tragplatte (17 bzw.18) zur lösbaren Befestigung an einem Rammgerät (1,15), einer die Tragplatten (17,18) verbindenden äußeren Mantelwand (16) und einer den Aufnahmeschacht (A) umschließenden Innenwand (20) aufweist,
b) die Hydraulikpumpen (24) und die zugeordneten Elektro­motoren (21) zu zwischen der Innenwand (20) und der Mantelwand (16) in Umfangsabständen vorzugsweise parallel zum Aufnahmeschacht (A) angeordneten Pumpen­einheiten (21,24) verbunden sind und
c) Umschaltvorrichtungen (37) zur aufteilbaren Zuführung des von den Hydraulikpumpen (24) erzeugten Druckmittel­stroms über zugeordnete Schlauchleitungen (9,10 bzw. 32,33) zum ersten und/oder zweiten Rammgerät (1 bzw. 15) vorgesehen sind.
17. Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeneinheiten (21,24) jeweils einzeln oder gruppenweise antreibbar sind und die Umschaltvorrichtun­gen (37) zur Zuführung volumenmäßig einstellbarer Druck­mittel-Teilströme zu den beiden Rammgeräten (1,15) ausge­legt sind.
18. Antriebseinheit nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­zeichnet, daß im Mantelgehäuse und/oder einem von der unteren Tragplatte (18) abwärts vorstehenden Führungs­mantel (25) für das Rammteil (14) mindestens ein Auftriebs­behälter (23,26) zur Aufnahme von Gas angeordnet ist.
19. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 16 bis 18 gekenn­zeichnet durch mindestens eine Positioniervorrichtung (27) mit einem antreibbaren Propeller oder einer sonstigen Vor­richtung zur Erzeugung eines im wesentlichen horizontalen Schubstrahls.
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